Решение: Токи Фуко в пластине
Статья к заданиюТоки Фуко
Прочитайте текст и выполните задания.
Токи Фуко
Изменение магнитного потока производит индуцированное вихревое электрическое поле даже в пустом пространстве. Если металлическая пластина вставляется в это пространство, индуцированное электрическое поле приводит к появлению электрического тока в металле. Причём чем быстрее меняется магнитный поток, тем больше индуцированный ток.
Эти индуцированные токи называются вихревые токи или токи Фуко – в честь ученого Ж.Б.Л. Фуко, изучавшего эти токи. Первым же магнитное действие этих токов обнаружил французский ученый Д.Ф. Араго, проводивший в 1824 г. опыт с медным диском, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. В результате диск тоже начинал вращаться. Этот эффект стали называть в физике «явлением Араго».
Вредное действие вихревых токов связано с потерями энергии в сердечниках трансформаторов и генераторов из-за выделения большого количества тепла. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменения магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи Фуко могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
С другой стороны, вихревые токи нашли применение для нагрева и плавки металлов в вакууме, для гашения (демпфирования) или предотвращения колебаний, возникающих в электроизмерительных приборах и других устройствах. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки.
Используя материал «Токи Фуко», определите, что произойдёт с медной пластиной, совершающей свободные колебания, если её отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью в пространство между полюсами постоянного магнита.
Решение по шагам
4 шагаПри входе медной пластины в пространство между полюсами магнита изменяется магнитный поток через пластину.
В пластине возникают вихревые токи — токи Фуко.
Согласно правилу Ленца, магнитное действие токов Фуко направлено против изменения магнитного потока, то есть против движения пластины.
Кинетическая энергия пластины расходуется на нагревание металла, поэтому амплитуда её колебаний быстро уменьшается.
1) Колебания пластины резко затухнут.
Где здесь ошибаются
Считать, что медная пластина обязательно притянется к магниту.
Путать уменьшение амплитуды с изменением частоты колебаний.
Не учитывать возникновение токов Фуко при изменении магнитного потока.